(57)【要約】      （修正有）【課題】特定の配光パターンを投射する光源モジュールを提供する。【解決手段】光源モジュール１０は、基板１０１と、少なくとも１つの半導体レーザーチップ１０２と、拡散層１０３と、光学レンズ１０４と、を備える。半導体レーザーチップ１０２は基板１０１に電気的に接続され、複数のビームを発生させるために用いられている。また、拡散層１０３は半導体レーザーチップ１０２の伝送経路上に配置され、光学レンズ１０４は一次光学パッケージ方式により基板１０１に配置されると共に半導体レーザーチップ１０２及び拡散層１０３を被覆し、且つ光学レンズ１０４は出光面を有する。ゆえに、複数のビームが拡散層１０３を順に通過して散乱し、単一のビームを形成すると共に光学レンズ１０４を通過して屈折した後、出光面１０４１から特定の配光パターンとして投射される。【選択図】図１
0003228293.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
実装面を有する非半導体材料の基板と、
複数のビームを発生させるために用いられ、前記実装面に装設される半導体レーザーチップと、
前記半導体レーザーチップに敷設され、且つ複数の前記ビームの伝送経路上に配置される拡散層と、
出光面を有し、前記拡散層上に配置され、且つ前記半導体レーザーチップとの間にはエアギャップが存在しない光学レンズと、を備え、
複数の前記ビームは前記拡散層を順に通過して散乱し、第一ビームを形成すると共に前記光学レンズを通過して屈折した後、前記出光面から特定の配光パターンとして投射されることを特徴とする、
光源モジュール。
【請求項２】
前記光学レンズは造型方式で前記実装面に設置されると共に前記半導体レーザーチップを被覆するようにパッケージされることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記出光面は少なくとも２つの異なる曲率の曲面で形成され、前記出光面の表面中央部は前記単一のビームに向けて陥入した射出面であり、前記射出面の外側は前記実装面に向けて延伸された集光面であることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記光学レンズは、
０．６５＜Ｄ１／Ｄ２≦１．５
０．３＜Ｄ３／Ｄ４≦３
０．１≦Ｌ１／Ｄ３≦０．５；０．１≦Ｌ２／Ｄ４≦０．５
という条件式を満たし、
ここで、Ｄ１は前記実装面から前記射出面までの最低表面の前記ビーム方向に沿った距離を示し、Ｄ２は前記実装面から前記集光面までの最高上面の前記ビーム方向に沿った距離を示し、Ｄ３は前記出光面の最外囲の両側の幅の距離を示し、Ｄ４は前記出光面の両端に対する長さの距離を示し、Ｌ１は前記半導体レーザーチップの幅の距離を示し、Ｌ２は前記半導体レーザーチップの長さの距離を示すことを特徴とする請求項３に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記特定の配光パターンは矩形の配光パターンであり、且つアスペクト比は１．２５〜２．３３の間の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記拡散層はコロイドと複数の光拡散粒子とが互いに混合されることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項７】
これら前記光拡散粒子と前記コロイドとの重量比は１：３０〜１：５の間の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記光拡散粒子の粒径は０．０１μｍ乃至２０μｍの間の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の光源モジュール。
【請求項９】
前記拡散層はスクリーン印刷、塗布、スプレ−塗装、ディスペンス、或いは刷毛塗り方式で前記半導体レーザーチップに敷設されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項１０】
前記拡散層により成型される厚さは０．０５ｍｍ乃至１ｍｍの間の範囲であることを特徴とする請求項９に記載の光源モジュール。
【請求項１１】
前記実装面には壁が成型され、且つ前記半導体レーザーチップは前記壁内に配置され、前記壁は前記光学レンズにより被覆されることで、前記光学レンズと前記壁との間にエアギャップが生じなくなることを特徴とする請求項２に記載の光源モジュール。
【請求項１２】
前記拡散層の高さは前記壁の高さ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１３】
前記壁と前記半導体レーザーチップとの間には距離を有することを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１４】
前記拡散層の光透過率は５０％超であることを特徴とする請求項１０に記載の光源モジュール。
【請求項１５】
前記拡散層の幅に対する高さの比率は約０．２乃至２．５の間の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光源モジュールに関し、更に詳しくは、三次元測定技術に用いられる発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
技術の発展に伴って、自動運転車及び先進運転支援システム、仮想現実（ｖｉｒｔｕａｌ  ｒｅａｌｉｔｙ，  ＶＲ）、拡張現実（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  ｒｅａｌｉｔｙ、ＡＲ）、無人店舗、及び顔認証等に、三次元測定（３Ｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ）技術が徐々に導入されている。飛行時間（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｉｇｈｔ，  ＴｏＦ）技術の原理は、光源から発射された光線が被測定物によって反射された後、受光機により前記反射光が受光され、且つ光線が発射されてから受光されるまでの時間差または位相差に基づいて被測定物の距離を計算し、深度情報を生成する。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の技術では、飛行時間の光源の多くは発光ダイオードまたは半導体レーザー等を使用しており、垂直共振器面発光レーザー（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ，  ＶＣＳＥＬ）の多くはウェハーレベルレンズパッケージＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ  ｌｅｎｓ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）により製造され、「ＩＩＩ−Ｖ族半導体」基板に直接構成されるパッケージプロセスであるが、その製造コストは高く、設計も難く、最終製品には安定性の問題があった。また、従来の面発光レーザー光源の配光パターンの多くは円形であり、レンズ機構（例えば、監視システムや表示スクリーン）に応用する場合、部分的に画像が乱れる問題が発生したり、或いは二次光学レンズを組み合わせる必要があるなど、改良の必要があった。
【０００４】
そこで、本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に至った。
【０００５】
本考案は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡散層及び一次光学レンズの設計により、特定の配光パターンを投射する光源モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本考案のある態様の光源モジュールは、
実装面を有する非半導体の材料の基板と、複数のビームを発生させるために用いられ、前記実装面に装設される半導体レーザーチップと、前記半導体レーザーチップに敷設され、且つ複数の前記ビームの伝送経路上に配置される拡散層と、出光面を有し、前記拡散層上に配置され、且つ前記半導体レーザーチップとの間にはエアギャップが存在しない光学レンズと、を備えている。複数の前記ビームは前記拡散層を順に通過して散乱し、第一ビームを形成すると共に前記光学レンズを通過して屈折した後、前記出光面から特定の配光パターンとして投射される。
【０００７】
さらに、前記基板の材質は半導体または非半導体材質で製造されている。
【０００８】
さらに、前記半導体レーザーチップは７５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの間の範囲内の波長の赤外線を発生させるために用いられている。好ましくは、７９０ｎｍ乃至８３０ｎｍ、８３０ｎｍ乃至８７０ｎｍ、或いは９００ｎｍ乃至１０００ｎｍの間の範囲内の波長の赤外線を発生させる。
【０００９】
さらに、前記拡散層はコロイド及び複数の光拡散粒子が互いに均一或いは不均一に混合されることで形成されている。
【００１０】
本考案の他の特徴について、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図（一）である。
【図２】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図（二）である。
【図３】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図（三）である。
【図４】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図（四）である。
【図５】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図（五）である。
【図６】本考案の他の実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図である。
【図７】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する極性光度分布図（一）である。
【図８】本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する極性光度分布図（二）である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本考案は以下の例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。また、以下に説明される構成の全てが、本考案の必須要件であるとは限らない。
【００１３】
まず、図１〜５を参照しながら、本考案の光源モジュールについてさらに詳しく説明する。
図１乃至図５に示されるように、光源モジュール１０は、基板１０１と、少なくとも１つの半導体レーザーチップ１０２と、拡散層１０３と、光学レンズ１０４と、を備えている。基板１０１は非半導体の材料または半導体の材料で製造され、前記非半導体の材料は金属基板、セラミック基板、またはガラス繊維基板（ＦＲ４、ＦＲ５、Ｇ１０）等である。前記金属基板の材料として銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、アルミニウムケイ素炭化物、炭素化合物、或いはそれらの組み合わせを含み、前記セラミック基板の材料とし酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、六方晶窒化ホウ素、フッ化カルシウム、或いはそれらの組み合わせを含む。但しこれらに限られず、前記非半導体の材料は非ＩＩＩ−Ｖ族半導体の材質でもよい。
前記基板１０１は実装面１０１１を有し、半導体レーザーチップ１０２は前記基板１０１の実装面１０１１に電気的に装設されると共に可視光または非可視光を発生させるために用いられ、例えば、レーザーダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ、ＬＤ）、垂直共振器面発光レーザー（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ，ＶＣＳＥＬ）チップ等である。但しこれらに限られず、前記半導体レーザーチップ１０２は約７００ｎｍ乃至１０００ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ，ｎｍ）の間の範囲内の波長の赤外線非可視光、または約３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍの間の範囲内の波長の可視光（例えば、４５０ｎｍ乃至４８０ｎｍの間の範囲内の波長の青色光、５００ｎｍ乃至５６０ｎｍの間の範囲内の波長の緑色光、或いは６００ｎｍ乃至７００ｎｍの間の範囲内の波長の赤色光）を発生させるために用いられる。
また、拡散層１０３は半導体レーザーチップ１０２に敷設され、具体的には、拡散層１０３は半導体レーザーチップ１０２の光線の伝送経路上に直接敷設され、光学レンズ１０４は造型（ｍｏｌｄｉｎｇ）方式で実装面１０１１に設置されている。前記光学レンズ１０４は出光面１０４１を有し、且つ前記光学レンズ１０４の材料はエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ガラス、またはシリカゲル等であり、屈折率は１．４乃至１．６の間の範囲内であり、好ましくは、屈折率は１．４乃至１．４３の間の範囲内または１．５乃至１．５３の間の範囲内である。但しこれらに限られない。出光面１０４１は球面、非球面、弧形面、放物面、双曲面、及び自由曲面のうちの何れか１種類の形状に設計され、更に、前記非球面は下記方程式を満たす。
0003228293.tif 000003
ここで、ｒは非球面の曲線上の点と光軸との距離を示す。ｚは非球面の深度を示し、即ち、非球面の光軸までの距離をｒとする点と、非球面の光軸の頂点に正接する接平面との間の垂直距離である。ｃは接触球面（ｏｓｃｕｌａｔｉｎｇ  ｓｐｈｅｒｅ）の半径の逆数であり、即ち、光軸に接近する箇所の曲率半径である。ｋは円錐係数（ｃｏｎｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）である。ａｉは第ｉ段の非球面係数である。ｃ＝１／Ｒについて、Ｒは光軸に接近する箇所の曲率半径である。一実施形態において、ｋ＜０であり、且つ１．０ｍｍ≦Ｒ≦５ｍｍである。
【００１４】
光学レンズ１０４は半導体レーザーチップ１０２を被覆するように直接パッケージされ、且つ半導体レーザーチップ１０２及び拡散層１０３と緊密に貼り合わせられている。光学レンズ１０４、拡散層１０３、及び半導体レーザーチップ１０２の三者間にはいかなるエアギャップ（ａｉｒ  ｇａｐ）もなく、よって、光の損耗が減少する。前記造型方式は、まず金型の腔内に光学レンズ１０４の材料が注入され、次いで拡散層１０３が敷設されると共に実装面１０１１に電気的に接続される半導体レーザーチップ１０２が挿入され、光学レンズ１０４の材料が直接加熱されて硬化する。その後、金型の腔内から脱型すれば成型が完了する。或いは、半導体レーザーチップ１０２が実装面１０１１に固着された後に金型中に設置され、且つ上下２つの金型が液圧プレス機により型締めされると共に吸引されて真空となる。そして、光学レンズ１０４の材料が注入経路の入口から投入され、且つ圧力がかけられて材料経路に沿って前記材料を各成型槽中に進入すると共に加熱されて硬化し、金型の腔内から脱型されることで成型が完了する。
上述の方式により光学レンズ１０４が半導体レーザーチップ１０２及び拡散層１０３に設置されるように直接一体成型されている。また、光学レンズ１０４の出光面１０４１により半導体レーザーチップ１０２から出力される配光パターンが改変されるように調整され、特定の配光パターンＰが投射される。
【００１５】
図２と図５を参照する。まず、半導体レーザーチップ１０２は電力が導通された後に複数のビームＢを出力させ、且つ各ビームＢは光軸Ａを有し、拡散層１０３は複数のビームＢの伝送経路上に敷設されている。好ましくは、前記拡散層１０３は、スクリーン印刷、塗布、スプレー塗装、或いは刷毛塗り等方式で半導体レーザーチップ１０２に敷設されており、成型される厚さは０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、或いは０．１ｍｍ乃至１ｍｍの間の範囲である。その光透過率は５０％乃至９９％の間の範囲であり、その曇り度は５％乃至８０％の間の範囲である。好ましくは、光透過率は７０％以上であり、その曇り度は８％以上である、屈折率は１．５乃至２．４である。
前記拡散層１０３はコロイド１０３１及び複数の光拡散粒子１０３２が互いに均一または不均一に混合されることで形成されている。コロイド１０３１は、熱可塑性樹脂材料、熱硬化樹脂材料、光硬化性樹脂材料、或いは前述の組み合わせを含み、例えば、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ）、ケイ酸樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、メタクリル酸メチル・スチレン共重合体（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ：ＭＳ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ：ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｅｔｈｙｌｅｎ  ｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）等である。また、光拡散粒子１０３２は球面或いは非球面の有機材料、無機材料、或いはそれらの組み合わせである。有機材料として、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリジビニルベンゼン、ジメタクリル酸ポリエチレングリコール、ポリ（トリメチロールプロパントリメタクリレート）、ケイ酸樹脂、或いは前述の共重合体、ポリカーボネート、または前述の組み合わせを含む。無機材料として、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫酸バリウム、或いは前述の組み合わせを含む。その光拡散粒子１０３２の粒径は０．０１μｍ乃至２０μｍの間の範囲であり、好ましくは、０．０１μｍ乃至０．１μｍの間の範囲であり、或いは０．０２μｍ、０．０５μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍでもよい。
また、本実施例では、光拡散粒子１０３２とコロイド１０３１との重量比は１：３０乃至１：５の間の範囲であり、好ましくは、１：３０乃至１：２０、１：２０乃至１：１５、１：１５乃至１：１０、及び１：１０乃至１：５の間の範囲であるが、但しこれらに限られない。また、拡散層１０３に溶剤、硬化剤、及び添加剤を別途添加して拡散層１０３の材料の均等度や分散度等を調整してもよい。具体的には、半導体レーザーチップ１０２が複数のビームＢを出力すると、複数の光軸Ａを有し（即ち、各ビームＢが光軸Ａを発生させる）、複数のビームＢが拡散層１０３を経て散乱された後、混合されて単一の第一ビームＢ１が形成され、複数の光軸Ａが混合されて単一の第一光軸Ａ１が形成される。換言すれば、複数の発光点（光点）が散乱後に面光源として形成される。
また、光学レンズ１０４の出光面は第一ビームＢ１を案内し、第一光軸Ａ１の方向に沿うように進行させ、照明受光面Ｓに投射させ、同時に特定の配光パターンＰを形成させる。ちなみに、前記特定の配光パターンＰは非対称の配光パターンであり、その形状はやや矩形または楕円形を呈し、且つ前記非対称の配光パターンのアスペクト比は１．２５、１．３３、１．６７、１．７８、１．８５、２、２．２２、２．３３、或いは１．２５乃至２．３３の間の範囲内でもよい。
【００１６】
本実施例では、出光面１０４１は滑らかな屈折曲面であり、且つ少なくとも２つの異なる曲率の曲面で形成されている。具体的には、出光面１０４１は射出面１０４２及び集光面１０４３で形成されている。また、出光面１０４１の表面の中心部は射出面１０４２であり、射出面１０４２の両端の外側は集光面１０４３である。一例を挙げると、射出面１０４２は第一光軸Ａ１付近に集中する第一ビームＢ１を発散させるために用いられるため、負の屈折率を持つように設計された凹面の曲面が好ましく、集光面１０４３は第一ビームＢ１を集光するために用いられるため、正の屈折率を持つように設計された凸面の曲面が好ましい。なお、光学レンズ１０４は下記式１を更に満たす。
０．６５＜Ｄ１／Ｄ２  ≦１．５  ・・・・［式１］
ここで、Ｄ１は実装面１０１１から射出面１０４２までの最低表面の第一光軸Ａ１の方向に沿った距離を示し、Ｄ２は実装面１０１１から集光面１０４３までの最高上面の第一光軸Ａ１の方向に沿った距離を示す。
前記光学レンズ１０４は下記式２を更に満たす。  
０．３＜Ｄ３／Ｄ４≦３  ・・・・［式２］
ここで、Ｄ３は出光面１０４１のＹ軸に沿った最外囲の両側の幅に対する距離を示し、Ｄ４は出光面１０４１のＸ軸に沿った両端に対する長さの距離を示す。
前記光学レンズ１０４は下記式３を更に満たす。
０．１≦Ｌ１／Ｄ３≦０．５；０．１≦Ｌ２／Ｄ４≦０．５・・・・［式３］
ここで、Ｄ３は前記出光面１０４１の前記Ｙ軸に沿った最外囲の両側の幅に対する距離を示し、Ｄ４は前記出光面の前記Ｘ軸に沿った両端に対する長さの距離を示し、Ｌ１は半導体レーザーチップ１０２のＹ軸に沿った幅の距離を示し、Ｌ２は前記半導体レーザーチップ１０２のＸ軸に沿った長さの距離を示す。
【００１７】
本実施例では、Ｌ１及びＬ２の距離は１．６ｍｍ未満であり、光学レンズ１０４が上述の条件式を満たす光学設計であるため、第一ビームＢ１が照明受光面Ｓに有効的に投射され、且つ均一性が高い非対称の配光パターンが形成され、その均等度は６０％超となる。これにより、半導体レーザーチップ１０２が初期に出力する配光パターンが改変されている。従来の技術と比較すると、前記非対称の配光パターンの光エネルギーは従来の二次光学設計のレンズの光エネルギーと比べて１０％乃至２０％増加している。また、基板１０１に非半導体の材料が採用されている場合（即ち、非ＩＩＩ−Ｖ族半導体）、高コストなウェハーレベル光学（ｗａｆｅｒ  ｌｅｖｅｌ  ｏｐｔｉｃｓ）プロセスを使用して製造する必要がない。このため、ウェハーレベル光学プロセスと比べると光源モジュール１０の製造コストを効果的に削減可能である。
本考案の光源は共振器を有する半導体レーザーチップ１０２であるため、発光ダイオードと比較して発散角度が小さく、換言すれば、ある段の波長中にエネルギーが集中し、光学純度が高く（発光波長の範囲が小さい／狭い）、ゆえにビームが遠い箇所に発射されるように維持されている。一例を挙げると、８５０ｎｍの波長の半導体レーザーチップを使用する場合、その光スペクトルの範囲は正負約２ｎｍの間の範囲となり、翻って、従来の発光ダイオードを使用する場合、その光スペクトルの範囲は正負約２０ｎｍである。本実施形態では造型プロセスにより製造された光学レンズ１０４の出光面１０４１が精確であり、且つ設計の自由度が高く（即ち、球面、非球面、あるいは自由曲面等にも設計可能である）、よって、光源モジュール１０の光学的品質が向上している。
【００１８】
図６は本考案の他の実施形態に係る光源モジュールを説明する断面模式図である。光源モジュール１０は、基板１０１と、半導体レーザーチップ１０２と、拡散層１０３と、光学レンズ１０４と、を備えている。本実施形態の上述の実施形態との差異は、基板１０１の実装面１０１１に壁１０１２を有し、半導体レーザーチップ１０２が壁１０１２に内設されている点である。具体的には、壁１０１２は基板１０１に一体成型されるか設置され、且つループ状を呈し、半導体レーザーチップ１０２との間隔距離は２ｍｍ未満である。また、拡散層１０３はディスペンス方式で半導体レーザーチップ１０２に敷設され、且つ拡散層１０３の高さは前記壁１０１２の高さ以上である。このため、光学レンズ１０４が基板１０１に設置される場合に発生する気泡を回避することができる。
具体的には、拡散層１０３の横方向の断面積は半導体レーザーチップ１０２の横方向の断面積より大きい。本実施例では、拡散層１０３の幅Ｗに対する高さＨの比率は約０．２乃至２．５の間の範囲であり、好ましくは、比率は約０．５、０．８、１、１．５、１．８、２、拡散層１０３により半導体レーザーチップ１０２から出力されるビームＢの伝送特性が改変される。半導体レーザーチップ１０２から複数のビームＢが出力される場合、複数の光軸Ａを有し（即ち、各ビームＢが光軸Ａを発生させる）、拡散層１０３を経て散乱された後、前記複数の光軸Ａが単一の光軸Ａ１として混合される（第一ビームＢ１）。また、光学レンズ１０４の出光面１０４１は第一ビームＢ１を案内し、光軸Ａの方向に沿って進行させ、照明受光面Ｓに投射させ、同時に特定の配光パターンＰを形成させる。前記特定の配光パターンＰは非対称の配光パターンであり、その形状はやや矩形またはやや楕円形を呈し、且つ前記非対称の配光パターンのアスペクト比は、１．２５、１．３３、１．６７、１．７８、１．８５、２、２．２２、２．３３、或いは１．２５乃至２．３３の間の範囲内でもよい。
【００１９】
図７と図８は本考案の一実施形態に係る光源モジュールを説明する極性光度分布図（一）と（二）である。図１乃至図５に戻って、図７は第一光軸Ａ１を通過し、且つＸ軸にある極性光度分布図である。
光学レンズ１０４の出光面１０４１が自由曲面であり、且つ光学レンズ１０４が条件式１乃至条件式３を満たし、射出面１０４２の屈折率が負であり、集光面１０４３の屈折率が正である場合、その半値角（発光強度値が軸方向の強度値の半分である場合の光線の角度）は６０度乃至１５０度の間の範囲であり、好ましい値は約１００度である。
図８は第一光軸Ａ１を通過してＹ軸方向に垂直に直交する極性光度分布図であり、その半値角は３０度乃至９０度であり、好ましい値は約６０度であり、且つ均等度は６０％超である。但しこれらに限られず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の配光パターンが重合した後、配光の均等度が確実に高まる。よって、本考案は、上述の光学設計により、半導体レーザーチップ１０２が均一に分布される非対称の配光パターンを発生させ、前記非対称の配光パターンの形状はやや矩形またはやや楕円形を呈し、且つ前記非対称の配光パターンのアスペクト比が約１．６７となり、前述の範囲に符合する。
【００２０】
上述のように、光源モジュールは、基板と、少なくとも１つの半導体レーザーチップと、拡散層と、光学レンズと、を備えている。半導体レーザーチップは基板に電気的に接続され、また、拡散層は半導体レーザーチップの伝送経路上に敷設され、半導体レーザーチップから出力される複数の光軸が拡散層を経て散乱した後に単一の光軸を形成させる。なお、光学レンズは造型方式で基板に設置される出光面を有し、且つ前記出光面は半導体レーザーチップ及び拡散層を被覆し、光学レンズと半導体レーザーチップ及び拡散層との間のエアギャップをなくす（即ち、一次光学設計）。また、出光面により案内されて、光源モジュールが照明受光面に投射し、非対称の配光パターンが形成される。
【００２１】
上述の実施形態は本考案の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本考案の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではない。従って、本考案の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、実用新案登録請求の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２２】
１０  光源モジュール
１０１  基板
１０２  半導体レーザーチップ
１０１１  実装面
１０１２  壁
１０３  拡散層
１０４  光学レンズ
１０３１  コロイド    
１０４１  出光面
１０３２  光拡散粒子
１０４２  射出面
１０４３  集光面
Ａ  光軸
Ｂ  ビーム
Ａ１  第一光軸
Ｂ１  第一ビーム
Ｌ１  チップ幅
Ｌ２  チップ長さ
Ｈ  高さ
Ｓ  照明受光面
Ｐ  特定の配光パターン
Ｗ  幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月17日(2020.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
実装面を有する非半導体材料の基板と、
複数のビームを発生させるために用いられ、前記実装面に装設される半導体レーザーチップと、
前記半導体レーザーチップに敷設され、且つ複数の前記ビームの伝送経路上に配置される拡散層と、
出光面を有し、前記拡散層上に配置され、且つ前記半導体レーザーチップとの間にはエアギャップが存在しない光学レンズと、を備え、
複数の前記ビームは前記拡散層を順に通過して散乱し、第一ビームを形成すると共に前記光学レンズを通過して屈折した後、前記出光面から特定の配光パターンとして投射されることを特徴とする、
光源モジュール。
【請求項２】
前記光学レンズは造型方式で前記実装面に設置されると共に前記半導体レーザーチップを被覆するようにパッケージされることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記出光面は少なくとも２つの異なる曲率の曲面で形成され、前記出光面の表面中央部は前記第一ビームに向けて陥入した射出面であり、前記射出面の外側は前記実装面に向けて延伸された集光面であることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記光学レンズは、
０．６５＜Ｄ１／Ｄ２≦１．５
０．３＜Ｄ３／Ｄ４≦３
０．１≦Ｌ１／Ｄ３≦０．５；０．１≦Ｌ２／Ｄ４≦０．５
という条件式を満たし、
ここで、Ｄ１は前記実装面から前記射出面までの最低表面の前記ビーム方向に沿った距離を示し、Ｄ２は前記実装面から前記集光面までの最高上面の前記ビーム方向に沿った距離を示し、Ｄ３は前記出光面の最外囲の両側の幅の距離を示し、Ｄ４は前記出光面の両端に対する長さの距離を示し、Ｌ１は前記半導体レーザーチップの幅の距離を示し、Ｌ２は前記半導体レーザーチップの長さの距離を示すことを特徴とする請求項３に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記特定の配光パターンは矩形の配光パターンであり、且つアスペクト比は１．２５〜２．３３の間の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記拡散層はコロイドと複数の光拡散粒子とが互いに混合されることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項７】
これら前記光拡散粒子と前記コロイドとの重量比は１：３０〜１：５の間の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記光拡散粒子の粒径は０．０１μｍ乃至２０μｍの間の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の光源モジュール。
【請求項９】
前記拡散層はスクリーン印刷、塗布、スプレ−塗装、ディスペンス、或いは刷毛塗り方式で前記半導体レーザーチップに敷設されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項１０】
前記拡散層により成型される厚さは０．０５ｍｍ乃至１ｍｍの間の範囲であることを特徴とする請求項９に記載の光源モジュール。
【請求項１１】
前記実装面には壁が成型され、且つ前記半導体レーザーチップは前記壁内に配置され、前記壁は前記光学レンズにより被覆されることで、前記光学レンズと前記壁との間にエアギャップが生じなくなることを特徴とする請求項２に記載の光源モジュール。
【請求項１２】
前記拡散層の高さは前記壁の高さ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１３】
前記壁と前記半導体レーザーチップとの間には距離を有することを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１４】
前記拡散層の光透過率は５０％超であることを特徴とする請求項１０に記載の光源モジュール。
【請求項１５】
前記拡散層の幅に対する高さの比率は約０．２乃至２．５の間の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。